< Terug naar vorige pagina

Project

Oppervlakte monitoring voor opkomende radiotherapie technieken

Accurate positionering van de patiënt in de bestralingshouding is van primair belang voor moderne radiotherapie technieken, waarbij een hoge, conformele dosis wordt gedeponeerd op het doelvolume en tegelijk omliggende gezonde weefsels gespaard blijven. Daarbij is ook detectie (en compensatie) van beweging tijdens de toediening van de bestralingsdosis vereist door de prevalentie van SBRT behandelingen waar een hoge stralingsdosis per fractie wordt toegediend, wat resulteert in een langere fractie duur. Voor een selecte groep indicaties in de thorax (vb. borst of long kanker of lymfoom) kan een verhoogd sparend effect bereikt worden door de deep-inspiration breath-hold (DIBH) techniek waar de therapeutische dosis enkel wordt toegediend als de patiënt de adem vasthoudt op het correcte ademhalingsniveau.

Oppervlakte scannings-geleide radiotherapie (SGRT voor surface guided radiotherapy) is een techniek die de drie hogerop genoemde taken kan uitvoeren en daarbovenop geen ioniserende straling toedient, niet invasief is en geen contact vereist met de patiënt. Camera-projector eenheden worden bevestigd aan het plafond van de bestralingsbunker. De projectoren belichten de patiënt met een gekend licht patroon wat door het lichaamsoppervlak wordt vervormd. Deze vervorming wordt gedetecteerd door de camera’s en laten toe een live 3D model van de patiënt te reconstrueren. Een registratie van de huidige (live) positie van de patiënt naar een referentie, zoals de bestralingshouding, maakt het mogelijk om zowel bij initiële patiënt setup, bij monitoring tijdens de bestralingssessie als het controleren van de ademhaling te assisteren. Een nodige voorwaarde is een vrij zicht van de camera’s tot het lichaam van de patiënt. Met de introductie van nieuwe bestralingssystemen, die de huidige conventie in vraag stellen (vb. de gesloten gantry systemen aan de andere zijde de geometrisch complexe pencil beam scanning proton therapie systemen), dient zowel de technologie en het gebruik van oppervlakte scanning her-geëvalueerd te worden.

In deel 1 trachtten we SGRT te introduceren op de Halcyon linac (Varian Medical Systems) die door de omsloten gantry oppervlakte scanning beperkt, alhoewel de verbeterde toedieningsefficiëntie het toestel aantrekkelijk maakt voor DIBH behandelingen. Een simulatie studie gebaseerd op ray-tracing resulteerde in een geoptimaliseerd gebruik van de huidige SGRT systemen. Een gantry-specifiek compact SGRT systeem werd ontwikkeld en in een prospectieve studie werd de beweging van 19 patiënten behandeld in de thorax, gedetecteerd. Zelfs tijdens de uitermate efficiënte beeldvorming en behandeling workflow op de omsloten gantry is beweging niet verwaarloosbaar en gebeurt deze tijdens de kritieke fase van verificatie beeldvormingsacquisitie en evaluatie. In een tweede luik werd de ademhalingstechniek van linkszijdige borst kanker patiënten die behandeld werden dmv. spirometrie opgevolgd met het compacts SGRT systeem. Als laatste stap werd uiteindelijk een volledig ‘SGRT-geleide’ DIBH techniek ontwikkeld waar zowel initiële patiënt positionering als de ademhaling word gecontroleerd met oppervlakte scanning. Een verdere verbetering zowel in workflow efficiëntie als inter en intra fractie setup fouten werden genoteerd.

In deel 2 werd de toepassing van SGRT op een compact gantry proton therapie systeem onderzocht. De simulatie omgeving, ontwikkeld in deel 1 werd aangepast met een geometrisch model van de ProteusOne (IBA) zoals geïnstalleerd in PARTICLE. De bestaande commerciële SGRT applicatie had gelimiteerde zichtbaarheid, die kon verbeterd worden door een gantry-specifiek systeem. Al vanaf aanvang van het plannen van een bestralingsbehandeling rekening houden met het gebruik van oppervlakte scanningstechnologie werd getest voor intracraniële en thoracale indicaties. Optimalisatie van de range shifter positie per bestralingsveld had slechts een minimale impact voor het gantry-specifiek SGRT systeem, terwijl voor het standaard SGRT systeem een hogere dosis op de gezonde organen werd toegediend. De derde applicatie van oppervlakte scanning, de DIBH ademhalingstechniek, werd onderzocht door middel van een programmeerbaar antropomorf fantoom voor een borst toediening.

Datum:1 aug 2017 →  25 jan 2022
Trefwoorden:Radiotherapy, Motion Management
Disciplines:Laboratoriumgeneeskunde, Palliatieve zorg en zorg rond het levenseinde, Regeneratieve geneeskunde, Andere basiswetenschappen, Andere gezondheidswetenschappen, Verpleegkunde, Andere paramedische wetenschappen, Andere translationele wetenschappen, Andere medische en gezondheidswetenschappen
Project type:PhD project